Northwestern University araştırmacıları bir süpernovanın üç farklı dinamiği ve özelliğini inceleyerek bir yıldızın nasıl ve en önemlisi neden öldüğünü anlayabilmemizi sağlayacak çok önemli ipuçları elde etti. Süpernova etkenlerinden biri olarak atomaltı parçacıklarından nötrinoları mercek altına alan araştırmacılar süpernova patlamalarının detaylarına ilişkin en kritik verileri buradan edindi.
Aslında literatür bu konuda oldukça zengin sayılabilir, ne var ki süpernovalarınolan üç farklı etmenini aynı anda hesaba katan ve herhangi bir etmeni ekarte etmeden daha totaliter bir analiz yapan başka çalışmalar bulunmuyor. Bu anlamda bir ilk olma özelliği taşıyan çalışma ile, ölen yıldızlar ile ilgili hipotezleri bir noktada yanlışlayan ve hatta bazılarını tedavülden kaldıracak sonuçlara ulaşıldı ve bu konudaki bilgi dağarcığımızı derinleştirdi.
Physical Review Letters'da yayımlanan çalışmada bir süpernova patlamasında ölü yıldızın enerjisinin yüzde 99'unun nötrino formunda saçıldığı ve bunların ışık hızına yakın bir hızda saçılarak etrafındaki materyal ile etkileşimi minimum seviyede olduğu not edildi. Ancak bu koşul başka bir anlam daha taşıyor; Dünya'ya ulaşan bu hızlı nötrinolara yaşadığımız gezegene bir yerlerde bir yıldızın öldüğüne dair bilgiyi taşıyan ilk verilerdir.
1950'lerde ilk kez keşfedildiğinden bu yana fizikçiler ve astrofizikçiler hem yapılarını hem de özelliklerini anlamak, varlıklarını tespit etmek ve hatta nötrinolar yapmak yolunda çok önemli adımlar attılar. Ancak elimizde bu yolda geliştirilmiş modellerin karmaşıklığından kurtulmak için atomaltı parçacıkları araştıran birçok bilimci birtakım varsayımlarla ve fizikte normalizasyon dediğimiz kompütasyonel tekniklere başvurarak araştırmaları görece basitleştirip tek bir değişken için daha net ve tutarlı sonuçlar elde etmeye çalışıyordu. Örneğin süpernova çalışmaları için süpernovaların saçtığı elektron olmayan nötrinoların aynı davranış şeklini sergilediklerini varsaymak gibi.
Nötrinoları araştırmayı zorlaştıran şey ise yıldızların içi gibi kompakt nesnelerden geliyor olmaları ve birbirleri ile etkileşebilmeleridir. Bu nedenle etmenlerinden biri etkilendiğinde, onun değişimine dair diğer değişkenler de evrimlerini ve özelliklerini değiştirebilir. Araşştırmacıların belirttiği üzere, Dünya üzerinde nötrinoların doğduğu ve birbirleri ile etkileştiği çevresel koşulları oluşturmak mümkün değil. Dolayısıyla çekirdekten süpernova patlamasının yaydığı dev miktarda nötrinonun birbirleri ile etkileşip salınıma başlaması süpernovaların perde arkasını da anlamayı kompleks bir hale getiriyor. Açıkça görülebilir ki bu yapabilmenin en iyi yolu bir nötrino boyutunda olup süpernovadan saçılmak olurdu. Dünya üzerinde bu nedenle bu konuda doğru sonuçlara ulaşmak son derece zor.
Tüm sistemi nötrino dinamiklerinin belirlediği düşünülecek olursa, nötrino yoğunluğu çok yüksek olduğunda oluşan sürtünme artışı diğer değişkenleri fark etmeyi de zor bir hale getiriyor çünkü onları da değiştiriyor. Bu değişkenler de saçılmaların yönü ve osilasyonların enerjisini ifade ettiğinden kütlesinden bağımsız olarak saçılan nötrino miktarı ve konversiyon hızını artırır.
Mevcut çalışmada hızlı konversiyon modeli lineer olmayan formda simüle edildi. Yukarıda da bahsedildiği gibi üç farklı nötrino grubunu muon, elekton ve tau nötrinoları etkileşime dahil eden ve birbirlerini değiştiren yapıda simüle edilerek açısal dağılımları aynı olacak şekilde farklı saçılımlar yaptıkları bir kurgu düzenlendi. Sadece ikişerli analiz yapılırken ilk olarak elekton nötrinoları ile 'x' nötrinoları (yani muon veya tau olacak şekilde) belirlendi ve bu ikisi arasında çıkan verilerde ciddi bir fark olmadığı not edildi.
Araştırmacılara göre aslında hepsinin bir şekilde alakalı olduğu ve muon veya tauları ekarte etmenin verilerin doğruluğunu değiştirdiğini ve şimdiye kadarki sonuçların bu strateji hatası nedeniyle tamamlanmamış olduğunu söyleyebiliriz. Görülüyor ki, yıldız ölümlerindeki patlamaların iç doğasına bakıldığında üç nötrinonun da dahil edilmesinin doğru sonuçlara, neden ve nasılları anlamak için tek mümkün yol olduğu ortaya çıkmış oldu.
Araştırma ekibi daha geçerli ve sarsılmaz sonuçlar elde edebilmek için, dağılım grafiklerine uzamsal boyutları da, momentum ve zaman gibi değişkenleri de ekleyip geliştirilmiş modeller yaratarak bunları simüle etmeyi hedefliyor. Yıldız patlamalarının saçtığı nötrinoların yarattığı hızlı konversiyonları anlamak ve osilasyonlardaki hızlanmayı anlamak süpernovaların doğasına dair en doğru bilgileri etmenin tek yolu belli ki bu üç nötrinoyu hesaba katmaktan geçiyor.
